Tipi di respirazione: cosa sono e quanti sono
La respirazione è il processo biologico svolto da tutti gli esseri viventi che utilizzano i gas per produrre energia. In generale, la respirazione fornisce ossigeno alle cellule e rimuove l'anidride carbonica prodotta al loro interno.
Esistono diversi tipi di respirazione a seconda di come gli esseri viventi assorbono ossigeno, come raggiunge le cellule e come la cellula ottiene energia da quell'ossigeno.
Respirazione esterna
La respirazione esterna è lo scambio di gas tra gli animali e l'ambiente. Tutti gli animali, dai vermi ai mammiferi, hanno bisogno di un meccanismo in grado di fornire ossigeno per il funzionamento del loro corpo.
La respirazione esterna può essere di diversi tipi a seconda degli organi coinvolti nella cattura dell'ossigeno dall'ambiente.
Respirazione polmonare
La respirazione polmonare, chiamata anche ventilazione polmonare, si riferisce all'ingresso e all'uscita dell'aria attraverso le vie aeree ai polmoni. Si verifica in tutti gli animali mammiferi, come umani e conigli, negli uccelli, nei rettili e negli anfibi adulti.
I polmoni sono gli organi in cui l'ossigeno dell'aria viene scambiato con l'anidride carbonica prodotta dal metabolismo cellulare.
La respirazione polmonare comprende due processi: inspirazione ed espirazione. L'ispirazione è quando l'aria entra e passa attraverso il naso, la trachea e i bronchi fino a raggiungere i polmoni. La scadenza è quando l'anidride carbonica contenuta nei polmoni viene espulsa all'esterno.
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Respirazione cutanea
La respirazione tegumentaria o cutanea è svolta dallo strato superficiale che circonda l'animale, che diventerebbe la sua pelle. Questo è il modo in cui rospi, salamandre, stelle marine e lombrichi assorbono l'ossigeno.
I vermi hanno reti capillari sotto il tegumento da cui avviene lo scambio di gas con gli spazi d'aria tra le particelle del suolo.
È importante in questi animali stare in abitanti umidi, in modo che l'ossigeno dell'aria possa penetrare all'interno del corpo, mentre l'anidride carbonica esce.
Respirazione tracheale
La respirazione tracheale avviene attraverso una rete di tubi noti come trachea, che si aprono sulla superficie dell'animale. Non deve essere confuso con la trachea dell'apparato respiratorio umano.
La trachea viene aperta verso l'esterno del corpo attraverso spiracoli, che di solito hanno un dispositivo di chiusura per prevenire la perdita d'acqua.
Gli animali che respirano in questo modo sono insetti, acari, ragni, zecche e millepiedi.
Respirazione branchiale
La respirazione branchiale è il modo in cui i pesci assorbono l'ossigeno disciolto nell'acqua ed espellono l'anidride carbonica. Ciò si verifica nelle branchie, una struttura che si trova sulla testa del pesce. Anche gamberetti, aragoste e altri crostacei respirano attraverso le branchie.
Quando il pesce apre la bocca, il cappuccio branchiale si apre, lasciando entrare l'acqua. L'ossigeno dall'acqua si diffonde nei capillari delle branchie, mentre l'anidride carbonica si diffonde dal sangue nell'acqua.
Le larve di anfibi e alcuni anfibi adulti respirano usando le branchie.
Respirazione bimodale
La respirazione bimodale è la capacità di un organismo di scambiare gas contemporaneamente dall'aria o dall'acqua. Un organismo bimodale come salamandre, granchi, cirripedi, vongole, cozze e pesci polmonati usa le branchie per respirare acqua e i polmoni per respirare aria.
La respirazione bimodale è stata un adattamento chiave per consentire la transizione dalla vita acquatica agli habitat terrestri.
Respirazione interna
La respirazione interna o tissutale è lo scambio di gas che avviene all'interno degli organismi. Questo processo avviene negli organismi pluricellulari ed è prodotto dalla diffusione dei gas attraverso i liquidi tra le cellule o legati a molecole portatrici.
L'ossigeno, che si ottiene attraverso la respirazione esterna, viene trasportato internamente insieme a composti organici chiamati pigmenti respiratori. Questi pigmenti hanno rame o ferro che servono a legare l'ossigeno. I quattro pigmenti respiratori sono: emoglobina, emocianina, emeritrina e clorocruorina
Respirazione cellulare
La respirazione cellulare è il processo mediante il quale le cellule ottengono la loro energia da composti organici, come il glucosio. Le cellule hanno bisogno di energia per svolgere le loro attività. Questa energia è immagazzinata in una molecola nota come ATP o adenosina trifosfato.
La respirazione cellulare avviene sia nelle cellule eucariotiche che in quelle procariotiche. A seconda del processo di produzione dell'ATP, la respirazione cellulare può essere aerobica o anaerobica.
Respirazione aerobica
È la respirazione cellulare in cui l'ossigeno viene utilizzato per metabolizzare lo zucchero. Il risultato è acqua, anidride carbonica e ATP. Animali e piante eseguono la respirazione aerobica nei mitocondri. Nelle cellule procariotiche si verifica nella membrana plasmatica.
Se c'è ossigeno in una cellula, il glucosio può rilasciare una quantità di energia molto maggiore rispetto alla respirazione cellulare senza ossigeno.
Respirazione anaerobica
Nella respirazione anaerobica, la scomposizione dello zucchero avviene senza l'utilizzo di ossigeno. Questo è utile per gli esseri che vivono in ambienti con un basso contenuto di ossigeno o quando la cellula esaurisce il suo livello di ossigeno e ha bisogno di ATP rapidamente.
Nell'uomo e negli animali, il glucosio viene trasformato in acido lattico. Nei lieviti e nelle piante, il glucosio viene trasformato in etanolo e anidride carbonica.
In alcuni batteri o archaea, il risultato della respirazione anaerobica dipende dal composto utilizzato. Ad esempio, se l'accettore è solfato, si forma idrogeno zolfo; se l'accettore è anidride carbonica, si forma metano.
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respirazione umana
La respirazione esterna umana è di tipo polmonare attraverso il sistema respiratorio, responsabile dell'introduzione dell'ossigeno nei polmoni e dell'espulsione dell'anidride carbonica.
La respirazione interna umana è supportata dal sistema circolatorio e dal sangue. I globuli rossi sono le cellule incaricate di trasportare l'ossigeno catturato nei polmoni e di distribuirlo in tutti i tessuti. Rilasciando ossigeno, i globuli rossi raccolgono l'anidride carbonica per rilasciarla nella respirazione esterna.
La respirazione cellulare aerobica predomina nell'uomo, dove il glucosio produce tra 36 e 38 molecole di ATP nei mitocondri.
A volte noi umani dobbiamo ricorrere alla respirazione cellulare anaerobica nei nostri muscoli. Ad esempio, quando vuoi fare un esercizio faticoso come sollevare pesi o correre molto velocemente, la respirazione anaerobica fornisce ATP rapidamente e immediatamente. Tuttavia, questo funziona solo per un tempo molto breve, perché l'acido lattico si accumula nel processo.
Respirare nelle piante
Le piante svolgono anche la respirazione, assorbendo ossigeno dall'aria e rilasciando anidride carbonica nell'ambiente. In questo caso, la respirazione sarebbe il processo inverso della fotosintesi. Ciò consente loro di ottenere energia quando la luce solare non è disponibile o durante l'inverno.
La respirazione nelle piante è importante anche per ottenere i mattoni di altre molecole dal glucosio. I semi ottengono la loro energia anche per via respiratoria, anaerobica o aerobica a seconda della disponibilità di ossigeno.
L'ossigeno e l'anidride carbonica entrano o escono dalle foglie attraverso gli stomi. Queste strutture formano pori sulla superficie del retro delle foglie.
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Riferimenti
Allot, A., Mindorff, D., Azcue, J. (2015) Biologia. La stampa dell'università di Oxford.
Mauseth, J.D. (2017) Botanica Introduzione alla biologia vegetale. 6a ed. Jones & Bartlett apprendimento. Burlington, MA.
Miller, SA, Harley, J.P. (2001) Zoologia. 5a ed. McGraw Hill.
